Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Inteligentny, analogowy sterownik miniaturowej wiertarki modelarskiej

aaanteka 25 Sty 2018 02:53 6591 22
  • Wstęp

    Przedstawiam praktyczny układ analogowego sterowania silnikiem miniaturowej wiertarki modelarskiej. Urządzenie takie jest bardzo funkcjonalne przy wykonywaniu otworów o średnicach od 0,4 mm do 1,4 mm, a nawet do 2,5 mm. Potrafi zaradzić wielu kłopotom wykonywania otworów w różnorodnym materiale i oszczędzić na złamanych wiertłach. Często taką wiertarką posługują się amatorzy-elektronicy przy wykonywaniu obwodów drukowanych.
    Nadmienię, iż prezentowany układ sterownika był wykonany przeze mnie w tej formie jakieś dwie dekady temu dla młodych mistrzów sztuki modelarstwa lotniczego oraz szkutniczego z zaprzyjaźnionej modelarni osiedlowej mieszczącej się tuż obok mojej firmy. Czego się nie robi dla sąsiada do tego "pozytywnie zakręconego"swoją pasją. :D
    Była, to nie pierwsza i nieostatnia tego typu konstrukcja sprawdzona praktycznie i powielona wielu egzemplarzach. W przypadku zainteresowania opublikuję wcześniejsze i późniejsze rozwiązania konstrukcyjne.
    Projekt i schemat tego rozwiązania pochodzi z niemieckiego wydania Elektora i kiedyś również pojawił się w publikacjach wydawnictwa polskiego AVT. Na decyzję publikacji tego rozwiązania miała wpływ ożywiona dyskusja na forum jaka powstała przy podaniu przeze mnie schematu jako niekonwencjonalnego rozwiązania regulacji prądu.

    Założenia:

    - głównym założeniem tej konstrukcji jest skuteczne ograniczenie kłopotów przy wykonywaniu otworów na gładkich powierzchniach materiałowych, najczęściej metalowych i z tworzyw sztucznych, w znacznych ilościach. Przykładowo z naszej dziedziny zawodowej dotyczy to wykonywania otworów w obwodzie drukowanym w laminacie fenolowo-papierowym oraz laminacie szklano-epoksydowym pokrytym warstwą miedzi.
    Zwykle z różnych względów nie sposób "napunktować" każde miejsce pod otwór. Silniczek komutatorowy prądu stałego z magnesem stałym wykorzystywany w tego typu wiertarkach ma znikomy moment obrotowy dla nominalnych napięć zasilających. Zbyt małe napięcie zasilające w trakcie dokonywania wiercenia skutkuje "zakleszczaniem" (blokowaniem) się wiertła w wykonywanym otworze i ( czy też) w konsekwencji obracaniem się wiertła w prostym uchwycie wiertarki. Zapobiega temu odpowiednio dobrany większy moment obrotowy odpowiadający w uproszczeniu danej wartości napięcia zasilania. Dla każdego ,kto korzystał z takiej wiertarki to fakt dobrze znany.
    Mankamentem takiego rozwiązania jest zbyt duży moment obrotowy w momencie przykładania wiertła do punktu umiejscowienia przyszłego otworu i pełzanie wiertła po powierzchni. Zaradzić temu można stosując większą siłę docisku. Ale zwykle po wykonaniu kilkunastu otworów siła docisku nie jest przez nas na tyle precyzyjnie kontrolowana i kończy się zwykle złamaniem wiertła. ;(

    I tu z pomocą przychodzi rozwiązanie tu prezentowane:
    - kiedy przykładamy wiertło do materiału, stabilizator podaje nam niższe napięcie odpowiadające mniejszemu momentowi obrotowemu pozwalającemu zacząć nawiercenie bez pełzania po materiale wiertła




    -kiedy wiertło zagłębi się w materiał, prąd obciążenia silnika napędowego wzrośnie i zostanie wykorzystany jako sygnał do przełączenia napięcia zasilającego silnik wiertarki na większe odpowiadające zwiększeniu momentu obrotowego. I to cała "inteligencja" układu, ale jakże skuteczna. :D

    Opis konstrukcji

    Konstrukcja regulatora została oparta na popularnym układzie stabilizatora LM 317 T z dodatkowym tranzystorem typu pnp zwiększającym wydajność prądową. Funkcję czujnika wzrostu prądu zrealizowano typowo na rezystorze R2 i tranzystorze T2 . Za przełączenie napięcia wyjściowego stabilizatora odpowiada tranzystor T3 bocznikujący rezystancję R5 rezystorem R6( oba rezystory posiadają taką samą rezystancję 100 om). Układ posiada dwie regulacje potencjometryczne wymagające indywidualnego doboru według uznania użytkownika i parametrów zastosowanej wiertarki (silnika):
    -potencjometr P1 odpowiedzialny za próg zadziałania czujnika wzrostu prądu,
    -potencjometr P2 odpowiedzialny za początkowe napięcie pracy (ale również częściowo za końcowe - zwiększone; zależność wynikająca z konstrukcji LM317T).
    Dobór ustawień wymaga wyboru pewnego kompromisu najbardziej odpowiadającemu praktycznej funkcjonalności dla posiadanego typu wiertarki i umiejętności.

    Podstawowy schemat ideowy:

    Inteligentny, analogowy sterownik miniaturowej wiertarki modelarskiej

    Schemat z zaznaczeniem bloków funkcjonalnych:

    Inteligentny, analogowy sterownik miniaturowej wiertarki modelarskiej
    Uproszczony schemat z przedstawieniem elementów skokowej zmiany napięcia zasilającego :

    Inteligentny, analogowy sterownik miniaturowej wiertarki modelarskiej

    Wykonanie:

    Sterownik w rzeczywistości jest rozwinięciem typowej aplikacji układu LM317T prezentowanej w kartach katalogowych producenta. Należy zachować wszelkie wskazówki polecane przez producenta przy zastosowaniu tego układu,

    Spoiler:
    za notą ST:
    W celu
    optymalizacji regulacji obciążenia, rezystor obciążenia R1 (patrz rysunek 6) powinien być umiejscowiony możliwie jak najbliżej regulatora, podczas gdy zacisk uziemiający R2 powinien znajdować się blisko masy obciążenia, aby zapewnić prawidłowe wykrywanie masy. Wydajność można poprawić dzięki dodaniu pojemności w następujący sposób:
    • wejściowego kondensatora 0,1 μF
    • kondensatora 10 μF zacisku regulacji, aby poprawić odrzucanie tętnienia
    około 15 dB (CADJ).
    • kondensatora1 μF tantalowego (lub zastępczo zwykłego, aluminiowego kondensatora elektrolitycznego o pojemności 25 μF) kondensatora na zacisku wyjściowym w celu poprawy odpowiedzi przejściowej. Oprócz zewnętrznych kondensatorów, dobrą praktyką jest dodawanie diody zabezpieczającej, jak pokazano na rysunku 7 D1, chroniącej urządzenie przed zwarciem wejściowym
    obwodu, natomiast D2 chroni przed zwarciem wyjściowym dla rozładowania pojemności."
    , a rozwiązanie działa praktycznie natychmiast po złożeniu.
    Wymaga ono jednak poświęcenia czasu w celu doboru optymalnych parametrów pracy. Na zakończenie w miejsce potencjometrów, a w szczególności P2 korzystniej jest wstawić rezystory stałe. W moich konstrukcjach użyte zostały precyzyjne potencjometry montażowe 10-obrotowe. Tranzystor T1 oraz LM317T należy zaopatrzyć w radiatory.
    Załączniki i zdjęcia już wkrótce uzupełnione zostaną przeze mnie po skontaktowaniu się z obecnymi użytkownikami-posiadaczami moich realizacji :D (wiem, że instruktor nieistniejącej już modelarni posiada dwie sztuki do dziś).


    Podsumowanie
    Według moich doświadczeń z układem i przeprowadzonych osobiście uruchomień i ustawień sterowników, muszę przyznać, iż mimo wielu budzących się obaw przed realizacją, prostoty wykonania,tylko dwustopniowej, skokowej regulacji napięcia układ zdecydowanie ułatwia korzystanie z ręcznej wiertarki modelarskiej.

    Kosztorys
    -układ LM 317T________________________średnia cena 1,5-3,5 PLN
    -diody 1N4007_2 sztuki____________________________ 0,6-0,8PLN
    -tranzystor BDX54C, BDW84D_____________________3,0PLN
    - rezystory stałe precyzyjne 7 sztuk_________________ około 5,6PLN
    -rezystory 5W 2sztuki____________________________około 2,0PLN
    -kondensatory elektrolityczne
    (z uwzględnieniem zaleceń aplikacyjnych) 4 sztuki_____około 3,20PLN
    -----------------------------------------------------------------------------------
    Koszt ogólny bez zasilacza
    (zwykle jakiś jest używany na stanie)____od 15,9PLN do 18,10PLN
    ------------------------------------------------------------------------------------

    Ze względu na niski koszt realizacji oraz przystępność elementów, polecam wykonanie każdemu zainteresowanemu usprawnieniem tego prostego narzędzia. Nie ma jak praktyczne doświadczenie. :)


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • #2 25 Sty 2018 11:26
    dwpl
    Poziom 23  

    Kontroler obrotów silnika DC, to bardzo pomocny układ.

    Wiele lat temu realizowałem to za pomocą, dedykowanych układów (np. TDA7274, TDA1151, TCA910, AN6652), wyciągniętych z silników z starych magnetofonów kasetowych.
    Współcześnie można to zrobić na wzmacniaczu operacyjnym, tranzystorze i kilku rezystorach i kondensatorach.

  • #5 25 Sty 2018 13:49
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 32  

    Cytat:
    Inteligencja (od łac. intelligentia - zdolność pojmowania, rozum) – zdolność do postrzegania, analizy i adaptacji do zmian otoczenia. Zdolność rozumienia, uczenia się oraz wykorzystywania posiadanej wiedzy i umiejętności w różnych sytuacjach. Cecha umysłu warunkująca sprawność czynności poznawczych, takich jak myślenie, reagowanie, rozwiązywanie problemów.

    Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Inteligencja

  • #6 25 Sty 2018 14:00
    aaanteka
    Poziom 38  

    A przecież jest napisane wyraźnie:
    " Inteligentny, analogowy sterownik miniaturowej wiertarki " oraz spuentowane:

    aaanteka napisał:
    kiedy wiertło zagłębi się w materiał, prąd obciążenia silnika napędowego wzrośnie i zostanie wykorzystany jako sygnał do przełączenia napięcia zasilającego silnik wiertarki na większe odpowiadające zwiększeniu momentu obrotowego. I to cała "inteligencja" układu, ale jakże skuteczna.
    .
    Zawsze to lepsze rozwiązanie od inteligentnego operatora obsługującego ręcznie, czy nożnie (kolanowo) przełącznik na zasilaczu.:D
    Żyjemy przecież w dobie "inteligentnych domów" nikogo nie dziwiących, czyż nie?

  • #7 25 Sty 2018 14:30
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 32  

    Zatem należało użyć (do wyboru): "automatyczny", "samoregulujący", albo fachowe "ze sprzężeniem zwrotnym".

    aaanteka napisał:
    Żyjemy przecież w dobie "inteligentnych domów" nikogo nie dziwiących, czyż nie?
    Uwiera mnie to określenie, nie ukrywam. Ubolewam, że nie przyjął się termin "automatyczne domy".
    "Smart", z angielskiego ma wiele znaczeń. Może oznaczać "inteligentny", ale częściej "sprytny".
    Nie raz określamy jakieś urządzenie mianem sprytny. Szkoda, że nie przyjęło się "sprytny dom".
    No, ale z w języku obowiązuje zasada "dyktatu" większości i z tym nie ma co walczyć.

  • #8 25 Sty 2018 16:13
    aaanteka
    Poziom 38  

    Na szczęście to nie jest forum na temat poprawnej polszczyzny czy też lingwistyczne. A z przyjętymi powszechnie neologizmami to taka walka z wiatrakami. Od lat to słownictwo jest przyjęte w terminologii technicznej i należałoby się do niego przyzwyczaić. Mamy też : IDIS (Intelligent Driver Information System),IDM (Intelligent Driver Model)i nazwę własną Intelligent Systems Co., Ltd . Nowe wydania słownika polskiego dopuszczają takie odmienne od pierwotnej definicji znaczenie słowa "inteligentny".

  • #9 25 Sty 2018 19:36
    drewniany80
    Poziom 15  

    Witam kiedyś korzystałem z tego układu. Działało to świetnie i jak zauważył autor postu pozwoliło zaoszczędzić nie jedno wiertło.

  • #10 25 Sty 2018 22:43
    zworys
    Poziom 32  

    drewniany80 - ja też korzystam z tego układu. Mam to zmontowane jako dedykowany zasilacz do wiertarki. Jest "toporniejszy " od prezentowanego tutaj ale działa dobrze.

  • #11 28 Sty 2018 11:58
    _kaktus_
    Poziom 12  

    drewniany80 napisał:
    Witam kiedyś korzystałem z tego układu. Działało to świetnie i jak zauważył autor postu pozwoliło zaoszczędzić nie jedno wiertło.



    Heh. :D Biorąc pod uwagę, że jest to układ z minionej epoki, nie wszyscy go będą znać.
    Jakby nie było już prawie 20 lat upłynęło i wyrosło nowe pokolenie.

    Również używałem tego układu. W swej nie złożonej konstrukcji jest wart choć zapoznania się.

  • #12 01 Lut 2018 15:19
    Koderr
    Poziom 22  

    Bardzo fajny układ, pewnie zbuduję coś takiego do swojej miniwiertarki.

    aaanteka napisał:
    [...]Schemat z zaznaczeniem bloków funkcjonalnych:

    Inteligentny, analogowy sterownik miniaturowej wiertarki modelarskiej
    Tak gwoli ścisłości, domyślam się, że w opisie w kolorze niebieskim chodzi o P2, a nie P1.

  • #14 02 Lut 2018 00:17
    zworys
    Poziom 32  

    Chodzi o błąd w opisie niebieskej części. Podany jest P1 który jest w części pomarańczowej a w niebieskiej jest P2.

  • #15 02 Lut 2018 11:42
    aaanteka
    Poziom 38  

    aaanteka napisał:
    Układ posiada dwie regulacje potencjometryczne wymagające indywidualnego doboru według uznania użytkownika i parametrów zastosowanej wiertarki (silnika):
    -potencjometr P1 odpowiedzialny za próg zadziałania czujnika wzrostu prądu,
    -potencjometr P2 odpowiedzialny za początkowe napięcie pracy (ale również częściowo za końcowe - zwiększone; zależność wynikająca z konstrukcji LM317T).

    Wszystko się zgadza z opisem.

  • #16 02 Lut 2018 15:16
    Koderr
    Poziom 22  

    Kolego, nie bez powodu przytoczyłem zamieszczony przez Ciebie rysunek i wspomniałem o kolorach opisu.
    Moim zdaniem, zauważył to również kol. zworys, zamiast P1 w tym opisie powinno być P2.
    Dzisiaj zauważyłem również małą "literówkę" w symbolu zastępczego tranzystora mocy.
    Jest DBW84... a powinno być chyba BDW84...

  • #18 02 Lut 2018 15:35
    goldi74
    Poziom 43  

    Koderr napisał:
    Kolego, nie bez powodu przytoczyłem zamieszczony przez Ciebie rysunek i wspomniałem o kolorach opisu.
    Moim zdaniem, zauważył to również kol. zworys, zamiast P1 w tym opisie powinno być P2.

    Dokładnie tak, w opisie jest błąd.

  • #19 02 Lut 2018 15:35
    Koderr
    Poziom 22  

    Hehe :-)
    Nie obrażaj się. Sorry jeśli Cię uraziłem.
    Znaków interpunkcyjnych nie będę szukać, a to na co zwróciłem uwagę, może mieć znaczenie szczególnie dla mało doświadczonych, początkujących elektroników.
    Pozdrawiam :-)

  • #21 06 Lut 2018 09:29
    AdamG123
    Poziom 15  

    Ma ktoś już gotową płytkę pod ten regulator?

  • #22 07 Lut 2018 13:00
    AdamG123
    Poziom 15  

    Jeśli kogoś interesuje to wrzucam płytkę pod ten regulator.
    Płytka zrobiona pod to co miałem, jest w pdf-e i w programie Sprint-Layout 6.0

  • #23 07 Lut 2018 13:29
    AdamG123
    Poziom 15  

    Na płytce w programie Sprint-Layout 6.0 wkradł mi się błąd w oznaczeniu rezystorów zamiast R6 powinie być R8

  Szukaj w 5mln produktów